Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Moallem,Behzad Mirzaeian
مهدی معلم (استاد راهنما) بهزاد میرزائیان دهکردی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadali Tavakkoli
محمد علی توکلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Rotor Optimization of Double Stator Switched Reluctance Motor for Torque Ripple Reduction and Increase in the Average Torque
In This dissertation, an effective rotor shape optimization for torque ripple reduction of the Double Stator Switched Reluctance Motor (DSSRM) is presented. This method leads to a lower torque pulsation as well as significant increase in the average torque. The method is based on the shape optimization of the rotor using Finite Element Method (FEM). Rotor reshaping is based on redistribution of the flux so that the phase inductance profile has a smoother variation as the rotor poles move into alignment with the excited stator poles. Steady state analysis is conducted to evaluate effects of the new rotor shape. Finally, to check on the robustness of the new design, 3-D FE mechanical analysis is used to evaluate structural resistance against local electromagnetic forces. The results show that this shape optimization technique introduces a profound impact on the torque ripple reduction and at the same time increases the average torque. Keywords Double Stator Switched Reluctance Motor, Finite Element Method, Mechanical Stress Analysis, Torque Ripple Reduction
: موتورهای سوئیچ رلوکتانس، به دلیل سادگی ساختار، عملکرد مطمئن و عدم استفاده از آهنربای دائم، موتورهایی مناسب برای بسیاری از کاربردها هستند. در مقایسه با موتورهای آهنربای دائم، موتور های سوئیچ رلوکتانس، چگالی توان کمتری دارند و به همین دلیل، در سال 2010 موتور سوئیچ رلوکتانس دواستاتور 1 در راستای استفاده مناسب از مؤلفه های نیرو، بهبود فرایند تبدیل انرژی و افزایش چگالی گشتاور، معرفی شد. علی رغم بهبود زیاد در چگالی توان، ریپل زیاد گشتاور، از مشکلات موجود در عملکرد این موتورها است. در این تحقیق، روشی مبتنی برآنالیز مؤلفه های نیروی وارد بر سطح روتور، با طراحی بهینه ترکیب روتور، جهت کاهش ریپل گشتاور موتور سوئیچ رلوکتانس دو استاتور، ارائه می شود. در ابتدا، به منظور کاهش ریپل گشتاور، به کمک پدیده اشباع مغناطیسی و تأثیرات آن بر مؤلفه های نیروی وارد برسطح روتور، ساختاری اولیه جهت بهینه سازی ترکیب روتور بدست می آید. این ساختار، نه تنها بر مؤلفه های نیرو که بر اندوکتانس فازها نیز تاثیرگذار است و سبب تغییرات ملایمتر اندوکتانس فاز های استاتور و در نتیجه، کاهش تغییرات گشتاور تولیدی می شود. ترکیب پیشنهادی روتور، با استفاده از روش تاگوچی، بهینه سازی می شود. شکل دهی روتور، مؤلفه های نیرو را به طور مناسبی تغییر می دهد و با تغییر مناسب مسیر چگالی شار، سبب تغییر در اندوکتانس سیم پیچی های استاتور و در نتیجه تأثیر بر گشتاور تولیدی موتور می شود. روش ارائه شده، در سرعت های کم، علاوه بر کاهش ریپل گشتاور، به مقدار ناچیزی منجر به کاهش مقدار متوسط گشتاور و در سرعت های زیاد، سبب افزایش متوسط گشتاور خروجی و کارایی موتورسوئیچ رلوکتانس دو استاتور می شود و امکان استفاده گسترده تر از آن را فراهم می سازد. برای شبیه سازی حالت دائم موتور، در سرعت های کم، ابتدا منحنی های شار بر حسب جریان، برای جریان های مختلف، در موقعیت های مختلف روتور، بدست آمده و سپس کنترل موتور، به روش هیسترزیس و با نوسانات جریان متفاوت انجام می گیرد. با این روش، مقدار جریان، و در پی آن، گشتاور در موقعیت های مختلف روتور، و در حالت دائم، محاسبه می گردد. به دلیل وابستگی کارایی این روش، به میزان اشباع روتور و تغییرات جریان با تغییر زاویه آتش، تأثیر روش پیشنهادی، در زوایای آتش متفاوت، بررسی می گردد. جهت ارزیابی وضعیت روتور طراحی شده از نظر مکانیکی، از آنالیز سه بعدی مغناطیسی-مکانیکی استفاده می شود. به این منظور، ابتدا شبیه سازی سه بعدی، برای محاسبه نیروهای الکترومغناطیسی محلی بر روی ساختار روتور انجام می گیرد، سپس نیروهای بدست آمده، بعد از تغییر مناسب نوع المانها به المانهای با درجات آزادی مکانیکی، به محیط مکانیکی، منتقل شده و شبیه سازی مکانیکی انجام می گیرد. نتایج شبیه سازی مکانیکی، استقامت موتور طراحی شده را در مقابل نیروهای مختلف، تأیید می کند. بطور خلاصه، نوآوری اصلی این رساله، در یک طراحی ترکیب جدید روتور، با توجه به مؤلفه های جزئی نیروی الکترومغناطیسی وارد بر روتور و سپس استفاده از روش بهینه سازی تاگوچی در بهبود طرح اولیه است که در ضمن، این روش، برای سرعت در همگرایی، بهبود داده شده است. نکته مهم، در طرح جدید این است که با ترکیب جدید روتور در سرعت های زیاد، نه تنها ریپل گشتاور به مقدار زیادی کاهش یافته، بلکه میانگین گشتاور تولیدی نیز افزایش پیدا کرده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی